News

20 March, 2023 14:55

Недостаточная активность тормозных нейронов зрительной коры помешала детям с аутизмом определять направление движения мелких объектов

Российские нейрофизиологи выяснили, что у детей с аутизмом, которым трудно определять направление движения мелких объектов, нарушена работа тормозных нейронов зрительной коры мозга. Эти клетки не только защищают нервную систему от перевозбуждения, но и помогают эффективно анализировать сигналы, полученные от органов чувств. Предполагают, что недостаточная тормозная активность характерна для подтипа расстройства, которое сопровождается определенными сенсорными нарушениями. Понимание биологических процессов, приводящих к аутизму, поможет в диагностике, а также при разработке лекарств, устраняющих его причины. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Plos One.
Значения гамма-колебаний в зрительной коре мозга при наблюдении за движущимися визуальными решетками у детей с типичным развитием (TD) и расстройствами аутистического спектра (ASD). Источник: Orekhova et al. / Plos One, 2023
Расстройством аутистического спектра (РАС) страдает примерно каждый сотый ребенок. Хотя для всех детей с аутизмом характерны проблемы с социализацией и коммуникацией, другие особенности таких людей могут существенно отличаться. К примеру, при РАС сильно варьируется уровень интеллекта — от серьезных когнитивных нарушений до высокого IQ. Часть детей страдает задержкой речевого развития, а некоторые, напротив, говорят хорошо. Кроме того, у детей с РАС часто наблюдаются сенсорные аномалии — нарушения зрительного или слухового восприятия.

При этом ребенок может хорошо видеть и слышать, но его мозг обрабатывает информацию иначе, чем у большинства типично развивающихся детей. Например, он плохо различает ориентацию вертикальных линий, направление движения или, наоборот, воспринимает детали образов, которые не бросаются в глаза обычному человеку. Симптомы настолько разнообразны, потому что у расстройства нет единой причины, и вероятность его развития зависит от множества различных факторов, как генетических, так и средовых. Это сильно затрудняет диагностику отдельных подтипов аутизма и их лечение.

Проведение психофизического эксперимента. Участник определяет направление движения высококонтрастной решетки, нажимая на соответствующую кнопку на пульте (влево или вправо). Источник: Елена Орехова

Ученые из Московского государственного психолого-педагогического университета (Москва) обнаружили у части детей с РАС дисбаланс активности нервных клеток зрительной коры головного мозга. В экспериментах приняли участие 42 мальчика с аутистическими расстройствами и 37 с типичным развитием. Детей в возрасте от 7 до 15 лет попросили определить, в какую сторону перемещается контрастная решетка на экране. Все испытуемые успешно справились с заданием, в котором визуальный стимул был большого размера, однако некоторые дети с РАС испытали трудности, когда нужно было определить направление движения маленькой решетки. Во втором эксперименте детям показывали на экране движущиеся объекты, одновременно следя за активностью их мозга с помощью магнитоэнцефалографии. Примерно у 15-20% детей с РАС возбуждение нейронов зрительной коры преобладало над процессом торможения. Именно эти дети часто допускали ошибки, пытаясь определить направление движения мелкого объекта в первом эксперименте.

Тормозные клетки поддерживают баланс нервной активности и нормальную работу головного мозга. Сильный дефицит торможения может приводить к перевозбуждению нейронов и развитию таких заболеваний как эпилепсии. Зрительная кора, расположенная в затылочной области больших полушарий, особенно богата этими клетками. Эффективное торможение необходимо для работы детекторов — специализированных нейронов, воспринимающих информацию о направлении движения и ориентации линий, базовых элементов зрительного образа. Если способность определять, куда движется большой стимул («фон») зависит от многих факторов, то для маленького «объекта» важна именно зрительная кора и то, чтобы торможение в ней было активнее процессов возбуждения. Когда тормозные нейроны в этой области не включаются в нужный момент, детекторы не срабатывают должным образом.



Проведение эксперимента с использованием магнитоэнцефалографии. Участнику демонстрируют дрейфующую высококонтрастную решетку, регистрируя магнитную активность коры головного мозга. Источник: Елена Орехова

Нарушения зрительного восприятия и дисбаланс нервной активности в зрительной коре, наблюдаемые у некоторых детей с РАС, возможно, являются признаком определенного подтипа этого расстройства. Магнитоэнцефалография дает возможность отследить активность клеток мозга и получить нейрофизиологические показатели — биомаркеры тех или иных нарушений, связанных с аутизмом. Они позволяют лучше понять, какие проблемы лежат в основе разных подтипов РАС, и помочь в разработке лекарственных средств, устраняющих эти проблемы.

«В мире ведутся испытания препаратов, которые, как предполагается, могут скорректировать проявления аутистических расстройств. Но при клинических исследованиях сложно спрогнозировать, какому ребенку такое лекарство поможет, а также оценить его эффективность. С помощью электро- или магнитной энцефалографии можно выделить целевые группы пациентов, а также удостовериться, что лекарство действует. Мы планируем изучать и другие биомаркеры аутизма. Сейчас наш интерес сдвигается в сторону речевых нарушений, которые часто встречаются у детей с РАС. Поскольку в речи задействованы слуховые сенсорные области, мы планируем проверить, какие процессы происходят в слуховой коре мозга», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Орехова, кандидат психологических наук, ведущий научный сотрудник МГППУ.

Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

20 June, 2024
Гипоксия плода и стресс матери могут приводить к никотиновой зависимости
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Института физиологии им. И.П. Павлова ...
14 June, 2024
Обнаружен эффективный способ предсказания развития отдаленных метастазов при раке молочной железы
Ученые НИИ онкологии Томского национального исследовательского медицинского центра РАН обнаружили ...